JP5822462B2

JP5822462B2 - Joining device

Info

Publication number: JP5822462B2
Application number: JP2010288450A
Authority: JP
Inventors: 武志津野; 雅人木ノ内; 後藤　崇之; 崇之後藤; 健介井手
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: JP2012138418A

Description

本発明は、異なる径の基板を処理することが可能な接合装置に関する。 The present invention relates to a bonding apparatus capable of processing substrates having different diameters.

微細な電気部品や機械部品を集積化したＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）が知られている。ＭＥＭＳとしては、マイクロリレー、圧力センサ、加速度センサなどが例示される。ＭＥＭＳは、大きな接合強度を持ち、かつ荷重による押し付けや加熱処理を必要としない常温接合法を用いて製造されることが望まれている。常温接合法は、真空雰囲気で活性化された基板表面同士を接触させ、２枚の基板を常温にて接合するものであり、広義には表面活性化接合法と称される。 A MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) in which fine electrical parts and mechanical parts are integrated is known. Examples of the MEMS include a micro relay, a pressure sensor, and an acceleration sensor. The MEMS is desired to be manufactured using a room temperature bonding method that has a large bonding strength and does not require pressing or heat treatment with a load. The room temperature bonding method is a method in which substrate surfaces activated in a vacuum atmosphere are brought into contact with each other and two substrates are bonded at room temperature, and is broadly called a surface activated bonding method.

このような常温接合を行う装置として、特許第２７９１４２９号公報（特許文献１）の図２に記載された常温接合装置が知られている。この常温接合装置は、接合対象の基板が充填される試料導入室と、基板の表面をアルゴン高速原子ビームにより活性化させ、接合機構により基板を接合する接合室とを備えている。試料導入室には複数の基板が充填されており、この装置により複数の基板を効率的に接合することが可能であることが伺える。 As an apparatus for performing such room temperature bonding, a room temperature bonding apparatus described in FIG. 2 of Japanese Patent No. 2794429 (Patent Document 1) is known. This room temperature bonding apparatus includes a sample introduction chamber in which substrates to be bonded are filled, and a bonding chamber in which the surface of the substrate is activated by an argon fast atom beam and the substrates are bonded by a bonding mechanism. It can be seen that the sample introduction chamber is filled with a plurality of substrates, and it is possible to efficiently bond the plurality of substrates with this apparatus.

また、特許第４３７７０３５号公報（特許文献２）に記載された常温接合装置は、基板の表面を活性化する洗浄部と、活性化された基板を常温接合する実装部とが別個に構成されているため、洗浄部での活性化作業と実装部での常温接合作業とを同時に進行することができる。したがって、この装置によれば、常温接合法を用いた大量生産工程における一連のタクトタイムを短縮することができる。 In addition, in the room temperature bonding apparatus described in Japanese Patent No. 4377035 (Patent Document 2), a cleaning unit for activating the surface of the substrate and a mounting unit for room temperature bonding of the activated substrate are separately configured. Therefore, the activation operation in the cleaning unit and the room temperature bonding operation in the mounting unit can proceed simultaneously. Therefore, according to this apparatus, a series of tact times in a mass production process using the room temperature bonding method can be shortened.

昨今、デバイスの製造現場では、同じ径の基板のみではなく、異なる複数の径の基板を処理することができる接合装置が求められている。しかしながら、上記の特許文献１および特許文献２には接合基板を効率的に量産することができる接合装置について記載されてはいるが、いずれの接合装置も同じ径の基板を接合対象とするものであり、異なる径の基板を同一の装置で接合する方法について何ら言及されていない。 Recently, in a device manufacturing field, there is a demand for a bonding apparatus capable of processing not only substrates having the same diameter but also substrates having different diameters. However, although Patent Document 1 and Patent Document 2 described above describe a bonding apparatus capable of efficiently mass-producing a bonded substrate, each bonding apparatus targets a substrate having the same diameter. There is no mention of a method of bonding substrates having different diameters with the same apparatus.

特許第２７９１４２９号公報Japanese Patent No. 2791429 特許第４３７７０３５号公報Japanese Patent No. 4377035

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、異なる径の基板を処理することができ、効率的な接合基板の生産が可能となる、接合装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such a technical problem, and an object of the present invention is to provide a bonding apparatus that can process substrates having different diameters and enables efficient production of bonded substrates. To do.

本発明は、第１被接合体の第１接合面と第２被接合体の第２接合面を予め活性化した後に、第１接合面と第２接合面とを付き合わせて第１被接合体と第２被接合体を接合する接合装置に関する。
この接合装置は、第１被接合体を吸着する吸着手段を備える接合体保持部と、接合体保持部に対する第１被接合体の吸着の有無を検知する検知センサと、第１被接合体の第１接合面と第２被接合体の第２接合面を活性化するための活性化成分を出力する活性化部と、を備える。
本発明の吸着手段は、第１被接合体と接触する接触面を有し、この接触面は、吸着力が作用し第１被接合体を吸着して保持する吸着力作用領域と、吸着力が作用しない吸着力非作用領域と、に区分される。吸着力作用領域は、最小径の第１被接合体が吸着されたときに、当該最小径の第１被接合体により覆われる径に形成される。
本発明の検知センサは、第１の位置と第２の位置との間を変位する可動部と、可動部の変位を検知する検知部と、を備える。第１の位置は、接合体保持部に第１被接合体が吸着されていない場合に対応し、接触面より可動部の一部が突出する。また、第２の位置は、可動部が、接合体保持部に吸着される第１被接合体に接触することにより移動される位置である。
本発明に係る接合体保持部は、第１の位置と第２の位置との間を変位する際に、可動部のその一部が進退する検知窓を備える。この検知窓は、吸着力作用領域内に形成される。
なお、以上では第１被接合体についてのみ言及しているが、第２被接合体が吸着される接合体保持部をさらに備える場合には、この接合体保持部について同様の検知窓を設けるとともに、同様の検知センサを設けることができる。つまり、本発明の特徴部分は、第１被接合体及び第２被接合体の一方又は双方に適用されることを包含する。 In the present invention, the first bonded surface of the first bonded body and the second bonded surface of the second bonded body are activated in advance, and then the first bonded surface and the second bonded surface are attached to each other. The present invention relates to a joining device for joining a body and a second joined body.
The bonding apparatus includes a bonded body holding unit that includes a suction unit that sucks the first bonded body, a detection sensor that detects whether or not the first bonded body is attracted to the bonded body holding section, and a first bonded body. An activation unit that outputs an activation component for activating the first bonding surface and the second bonding surface of the second bonded body.
The adsorbing means of the present invention has a contact surface that comes into contact with the first object to be bonded. And a non-adsorptive region in which no action occurs . The adsorption force action region is formed to have a diameter that is covered by the first member to be joined having the minimum diameter when the first member to be joined having the smallest diameter is adsorbed.
The detection sensor of the present invention includes a movable part that is displaced between a first position and a second position, and a detection part that detects the displacement of the movable part. A 1st position respond | corresponds to the case where the 1st to-be-joined body is not adsorb | sucked to the conjugate | zygote holding | maintenance part, and a part of movable part protrudes from a contact surface. In addition, the second position is a position where the movable part is moved by coming into contact with the first object to be joined that is attracted to the joined body holding part.
The joined body holding part according to the present invention includes a detection window in which a part of the movable part advances and retreats when displacing between the first position and the second position. This detection window is formed in the adsorption force acting region.
In addition, although only mentioning about the 1st to-be-joined body above, when providing further the joined body holding part to which the 2nd to-be-joined body is adsorbed, while providing the same detection window about this joined body holding part, A similar detection sensor can be provided. That is, the characteristic part of the present invention includes being applied to one or both of the first bonded body and the second bonded body.

本発明において、吸着力は、吸着力作用領域に対応して設けられた電極により発生されるようにすることができる。 In the present invention, the suction force can be generated by an electrode provided corresponding to the suction force action region.

本発明において、検知センサの可動部は第１の位置と第２の位置との間を変位するが、これは鉛直方向への往復直線運動により実現することができる。 In the present invention, the movable part of the detection sensor is displaced between the first position and the second position, which can be realized by a reciprocating linear motion in the vertical direction.

本発明において、可動部が第１の位置と第２の位置との間を変位することを検知する具体的な手法としては、磁気の変化、または、光の変化を利用することができる。つまり本発明による検知センサは、第１の位置と第２の位置との間で検知される磁気の変化により第１被接合体の吸着の有無を検知することができる。また、本発明による検知センサは、第１の位置と第２の位置との間で検知される光の変化により第１被接合体の吸着の有無を検知することができる。ただし、これは一例であり、後述するように、他の検出手法を利用できる。 In the present invention, as a specific method for detecting that the movable portion is displaced between the first position and the second position, a change in magnetism or a change in light can be used. That is, the detection sensor according to the present invention can detect whether or not the first bonded body is attracted by a change in magnetism detected between the first position and the second position. In addition, the detection sensor according to the present invention can detect whether or not the first bonded body is adsorbed by a change in light detected between the first position and the second position. However, this is an example, and other detection methods can be used as described later.

本発明において、検知センサの可動部に、可動部の往復直進運動に対応して伸縮するばね要素を設けることができる。 In the present invention, the movable part of the detection sensor can be provided with a spring element that expands and contracts corresponding to the reciprocating linear movement of the movable part.

本発明において、接合体保持部は、可動部が往復直進運動する収容路を備え、この収容路に、フッ素系樹脂からなる案内を設けることができる。 In the present invention, the joined body holding portion includes a housing path in which the movable portion reciprocates linearly, and a guide made of a fluororesin can be provided in the housing path.

本発明の接合装置は、検知結果に基づいて警告音などの警告情報を出力し、この出力情報に基づいてユーザが活性化部からの活性化成分の出力を制御することもできるが、検知センサの検知結果に基づいて、活性化部からの活性化成分の出力を制御する制御部を設けることができる。 The joining device of the present invention outputs warning information such as a warning sound based on the detection result, and the user can control the output of the activation component from the activation unit based on the output information. Based on the detection result, a control unit for controlling the output of the activation component from the activation unit can be provided.

本発明によれば、異なる径の基板を処理することができ、効率的な接合基板の生産が可能となる、接合装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the joining apparatus which can process the board | substrate of a different diameter and can produce an efficient joining board | substrate can be provided.

本実施の形態における常温接合装置を示す平断面図である。It is a plane sectional view which shows the normal temperature joining apparatus in this Embodiment. （ａ）は本実施の形態における常温接合装置を示す概略図であり、（ｂ）は本実施の形態における上側基板支持機構の概略図である。(A) is the schematic which shows the normal temperature bonding apparatus in this Embodiment, (b) is the schematic of the upper side board | substrate support mechanism in this Embodiment. 第１実施形態の上側基板支持機構を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the upper substrate support mechanism of a 1st embodiment. （ａ）は本実施の形態における静電チャックの斜視図、（ｂ）は静電チャックの接触面を示す平面図、（ｃ）〜（ｅ）は静電チャックの接触面に異なる径の基板が吸着した状態を示す平面図である。(A) is a perspective view of the electrostatic chuck in the present embodiment, (b) is a plan view showing a contact surface of the electrostatic chuck, and (c) to (e) are substrates of different diameters on the contact surface of the electrostatic chuck. It is a top view which shows the state which adsorb | sucked. 第１実施形態の上側基板支持機構を示す部分断面図であり、（ａ）は基板が吸着していない状態、（ｂ）は基板が吸着している状態を示している。It is a fragmentary sectional view showing the upper substrate support mechanism of a 1st embodiment, (a) shows the state where a substrate is not adsorbing, and (b) shows the state where a substrate is adsorbing. 基板が収容される治具と、カートリッジとを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the jig | tool in which a board | substrate is accommodated, and a cartridge. 基板と、突起が設けられたカートリッジとを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a board | substrate and the cartridge provided with protrusion. 第２実施形態の上側基板支持機構を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the upper substrate support mechanism of a 2nd embodiment. 第３実施形態の上側基板支持機構を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the upper substrate support mechanism of a 3rd embodiment. 第４実施形態の上側基板支持機構を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the upper substrate support mechanism of a 4th embodiment.

以下、常温接合装置を例にして、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。本実施の形態による常温接合装置は、異なる径の基板（被接合体）を処理できるものであり、例えば、４インチの基板（最小径の基板）、６インチの基板、及び８インチの基板（最大径の基板）の３種類を処理することができる。
＜第１実施形態＞
図１に示されているように、常温接合装置１は、接合チャンバ２とロードロックチャンバ３とを備えている。接合チャンバ２とロードロックチャンバ３は、内部を環境から密閉する容器であり、一般的には、ステンレス鋼、アルミニウム合金などにより形成されている。常温接合装置１は、さらに、ゲートバルブ５を備えている。ゲートバルブ５は、接合チャンバ２とロードロックチャンバ３との間に介設され、接合チャンバ２の内部とロードロックチャンバ３の内部とを接続するゲートを閉鎖し、または、開放する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the accompanying drawings, taking a room temperature bonding apparatus as an example. The room-temperature bonding apparatus according to the present embodiment can process substrates having different diameters (objects to be bonded). For example, a 4-inch substrate (minimum diameter substrate), a 6-inch substrate, and an 8-inch substrate ( 3 types of substrates with the largest diameter) can be processed.
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the room temperature bonding apparatus 1 includes a bonding chamber 2 and a load lock chamber 3. The joining chamber 2 and the load lock chamber 3 are containers that seal the inside from the environment, and are generally formed of stainless steel, aluminum alloy, or the like. The room temperature bonding apparatus 1 further includes a gate valve 5. The gate valve 5 is interposed between the bonding chamber 2 and the load lock chamber 3, and closes or opens a gate connecting the inside of the bonding chamber 2 and the load lock chamber 3.

ロードロックチャンバ３は、上側カートリッジ台６と下側カートリッジ台７と搬送装置８とを内部に備えている。上側カートリッジ台６には、上側カートリッジ１１が配置される。下側カートリッジ台７には、下側カートリッジ１２が配置される。ともに外形が円形の上側カートリッジ１１および下側カートリッジ１２は、最大径の基板に対応した径を有している。ロードロックチャンバ３は、その内部が真空排気及び大気開放がされるように、図示されない真空ポンプと開閉扉とを備えている。 The load lock chamber 3 includes an upper cartridge base 6, a lower cartridge base 7, and a transport device 8. An upper cartridge 11 is disposed on the upper cartridge base 6. A lower cartridge 12 is disposed on the lower cartridge base 7. The upper cartridge 11 and the lower cartridge 12, both of which have a circular outer shape, have a diameter corresponding to the largest substrate. The load lock chamber 3 includes a vacuum pump and an opening / closing door (not shown) so that the inside thereof is evacuated and opened to the atmosphere.

搬送装置８は、第１アーム１５、第２アーム１６及びハンド１７を備えている。第１アーム１５は、ロードロックチャンバ３の床板に支持される第１節１８により、回転軸２２を中心に回転可能に支持されている。第１アーム１５と第２アーム１６は、第２節１９により、回転軸２３を中心に互いに回転可能に支持されている。第２アーム１６とハンド１７は、第３節２０により、回転軸２４を中心に互いに回転可能に支持されている。なお、回転軸２２、２３及び２４は、鉛直方向を向いて配置されている。 The transport device 8 includes a first arm 15, a second arm 16, and a hand 17. The first arm 15 is supported by a first node 18 supported on the floor plate of the load lock chamber 3 so as to be rotatable about the rotation shaft 22. The first arm 15 and the second arm 16 are supported by the second joint 19 so as to be rotatable about the rotation shaft 23. The second arm 16 and the hand 17 are supported by the third joint 20 so as to be rotatable around the rotation shaft 24. The rotary shafts 22, 23 and 24 are arranged in the vertical direction.

搬送装置８において、第１アーム１５、第２アーム１６及びハンド１７は、図示されない昇降機構及び伸縮機構により、鉛直方向及び水平方向への移動が可能とされている。そして、昇降及び伸縮を制御することにより、上側カートリッジ台６に配置されている上側カートリッジ１１または下側カートリッジ台７に配置されている下側カートリッジ１２を、ゲートバルブ５を介して接合チャンバ２に搬送し、または、その逆の搬送を行う。 In the transport device 8, the first arm 15, the second arm 16, and the hand 17 can be moved in the vertical direction and the horizontal direction by a lifting mechanism and a telescopic mechanism (not shown). The upper cartridge 11 arranged on the upper cartridge base 6 or the lower cartridge 12 arranged on the lower cartridge base 7 is moved to the joining chamber 2 via the gate valve 5 by controlling the raising and lowering and expansion / contraction. Transport or reverse.

接合チャンバ２は、真空ポンプ３１とイオンガン（表面活性化部）３２と電子銃３３とを備えている。接合チャンバ２には、容器を形成する壁３４の一部分に排気口３５が形成されている。真空ポンプ３１は、接合チャンバ２の外部に配置され、排気口３５を介して接合チャンバ２の内部から気体を排気する。
イオンガン３２は、照射方向３６に向けて加速された荷電粒子（活性化成分）を放出する。その荷電粒子としては、アルゴンイオンが例示される。ただし、イオンガン３２は、基板の表面を活性化することのできる他の表面活性化部に置換することができる。その表面活性化部としては、プラズマガン、高速原子ビーム源などが例示される。
電子銃３３は、イオンガン３２により荷電粒子が照射される対象に向けて加速された電子を放出する。 The bonding chamber 2 includes a vacuum pump 31, an ion gun (surface activation unit) 32, and an electron gun 33. In the joining chamber 2, an exhaust port 35 is formed in a part of a wall 34 forming a container. The vacuum pump 31 is disposed outside the bonding chamber 2 and exhausts gas from the inside of the bonding chamber 2 through the exhaust port 35.
The ion gun 32 emits charged particles (activated components) accelerated in the irradiation direction 36. Argon ions are exemplified as the charged particles. However, the ion gun 32 can be replaced with another surface activation part that can activate the surface of the substrate. Examples of the surface activation part include a plasma gun and a fast atom beam source.
The electron gun 33 emits electrons accelerated toward a target irradiated with charged particles by the ion gun 32.

壁３４は、一部分に扉３７が形成されている。扉３７は、ヒンジ３８により、壁３４に対して回転可能に支持されている。壁３４は、さらに、一部分に窓３９が形成されている。窓３９は、気体を透過しないで可視光を透過する材料から形成されている。窓３９は、ユーザがイオンガン３２により荷電粒子が照射される対象または、接合状態を接合チャンバ２の外部から見えるように配置されていれば壁３４のどこに配置されてもかまわない。 The wall 34 is partially formed with a door 37. The door 37 is rotatably supported with respect to the wall 34 by a hinge 38. The wall 34 further has a window 39 formed in a part thereof. The window 39 is formed of a material that transmits visible light without transmitting gas. The window 39 may be disposed anywhere on the wall 34 as long as the user can be irradiated with charged particles by the ion gun 32 or the bonding state can be seen from the outside of the bonding chamber 2.

接合チャンバ２は、図２（ａ）に示されているように、上部に配置された上側基板支持機構４０と、接合チャンバ２の下部に配置された下側基板支持機構６０とをさらに内部に備えている。 As shown in FIG. 2A, the bonding chamber 2 further includes an upper substrate support mechanism 40 disposed in the upper portion and a lower substrate support mechanism 60 disposed in the lower portion of the bonding chamber 2. I have.

上側基板支持機構４０は、圧接機構４１と、ロードセル４２と、角度調整機構４３と、基板保持部４４（接合体保持部に対応）とを備えている。
ロードセル４２は、接合チャンバ２に対して鉛直方向に移動可能に支持されている。
角度調整機構４３は、図２（ｂ）に示すように、基板保持部４４と接合される球フランジ４３ｂと、かしめにより球フランジ４３ｂに固定される固定フランジ４３ｃと、球フランジ４３ｂに密着する球座面を有し、ロードセル４２に接合される球座４３ａとを備える。基板保持部４４は、この角度調整機構４３を介して、任意の向きへの角変位ができるようにロードセル４２に支持されている。
図２（ｂ）に示すように、基板保持部４４の下端には、基板を吸着して保持する静電チャック（吸着手段）４５が設けられている。静電チャック４５と静電チャック４５に吸着される基板との間に電圧が印加され、鉛直方向の上向きに作用する静電力によって静電チャック４５の接触面４６に基板を吸着して保持する。そのために、静電チャック４５の内部には、例えば櫛歯状のパターン電極４９が埋設されている。
図３に示すように、基板保持部４４の平面方向の中心近傍には、基板が静電チャック４５へ吸着しているか否かを検知する検知センサ５０が設けられている。検知センサ５０は、図示しない配線によりイオンガン３２の動作を制御する制御部４に接続されている。制御部４は、検知センサ５０が基板（上側基板）の静電チャック４５への吸着を検知しているときは、イオンガン３２のインターロックを解除し、荷電粒子の照射を開始できる状態とし、検知センサ５０が基板の静電チャック４５への吸着を検知していないときは、イオンガン３２をインターロックして、荷電粒子を照射できない状態とする。なお、検知センサ５０と制御部４とで、基板検知部を構成する。
圧接機構４１は、ユーザの操作により、基板保持部４４を接合チャンバ２に対して鉛直方向に移動させる。 The upper substrate support mechanism 40 includes a pressure contact mechanism 41, a load cell 42, an angle adjustment mechanism 43, and a substrate holder 44 (corresponding to a bonded body holder).
The load cell 42 is supported so as to be movable in the vertical direction with respect to the bonding chamber 2.
As shown in FIG. 2B, the angle adjusting mechanism 43 includes a ball flange 43b joined to the substrate holding portion 44, a fixed flange 43c fixed to the ball flange 43b by caulking, and a ball closely contacting the ball flange 43b. A ball seat 43a having a seating surface and joined to the load cell 42; The substrate holding portion 44 is supported by the load cell 42 through the angle adjusting mechanism 43 so that the substrate can be angularly displaced in an arbitrary direction.
As shown in FIG. 2B, an electrostatic chuck (adsorption means) 45 that adsorbs and holds the substrate is provided at the lower end of the substrate holding portion 44. A voltage is applied between the electrostatic chuck 45 and the substrate attracted by the electrostatic chuck 45, and the substrate is attracted and held on the contact surface 46 of the electrostatic chuck 45 by electrostatic force acting upward in the vertical direction. For this purpose, for example, a comb-like pattern electrode 49 is embedded in the electrostatic chuck 45.
As shown in FIG. 3, a detection sensor 50 that detects whether or not the substrate is attracted to the electrostatic chuck 45 is provided near the center of the substrate holding portion 44 in the planar direction. The detection sensor 50 is connected to the control unit 4 that controls the operation of the ion gun 32 by wiring (not shown). When the detection sensor 50 detects the adsorption of the substrate (upper substrate) to the electrostatic chuck 45, the control unit 4 releases the interlock of the ion gun 32 and sets the state in which irradiation of charged particles can be started. When the sensor 50 does not detect adsorption of the substrate to the electrostatic chuck 45, the ion gun 32 is interlocked so that charged particles cannot be irradiated. The detection sensor 50 and the control unit 4 constitute a substrate detection unit.
The pressure contact mechanism 41 moves the substrate holding unit 44 in the vertical direction with respect to the bonding chamber 2 by a user operation.

イオンガン３２は、上側基板支持機構４０に支持される上側基板と下側基板支持機構６０に支持される下側基板とが離れているときに、上側基板と下側基板との間の空間に向けられている。すなわち、イオンガン３２の照射方向３６は、上側基板と下側基板との間を通り、接合チャンバ２の内側表面に交差する。 The ion gun 32 is directed toward the space between the upper substrate and the lower substrate when the upper substrate supported by the upper substrate support mechanism 40 and the lower substrate supported by the lower substrate support mechanism 60 are separated from each other. It has been. That is, the irradiation direction 36 of the ion gun 32 passes between the upper substrate and the lower substrate and intersects the inner surface of the bonding chamber 2.

下側基板支持機構６０は、円盤状のステージキャリッジ６１を備えている。ステージキャリッジ６１は、その中心の軸が鉛直方向になるように配置されている。搬送装置８で搬送された上側カートリッジ１１および下側カートリッジ１２は、ステージキャリッジ６１の平坦な支持面に載置される。 The lower substrate support mechanism 60 includes a disk-shaped stage carriage 61. The stage carriage 61 is arranged so that the central axis thereof is in the vertical direction. The upper cartridge 11 and the lower cartridge 12 transported by the transport device 8 are placed on the flat support surface of the stage carriage 61.

下側基板支持機構６０は、さらに、図示されていない２つの撮像装置と位置決め機構とを備えている。撮像装置は、周知の方法にて上側カートリッジ１１および下側カートリッジ１２に載せられた基板のアライメントマークの画像を撮影する。位置決め機構は、ユーザの操作により、ステージキャリッジ６１を水平方向に移動させる。 The lower substrate support mechanism 60 further includes two imaging devices and a positioning mechanism that are not shown. The imaging device takes an image of the alignment mark on the substrate placed on the upper cartridge 11 and the lower cartridge 12 by a known method. The positioning mechanism moves the stage carriage 61 in the horizontal direction by a user operation.

ここで、本実施の形態に係る静電チャック４５について詳しく説明する。なお、以下、静電チャック４５により吸着、保持される上側基板ＳＡとして、最小径の上側基板ＳＡ１、上側基板ＳＡ１よりも径が大きい上側基板ＳＡ２、最大径の上側基板ＳＡ３、が用いられる。
図４（ａ）は、静電チャック４５を接触面４６側からみた斜視図である。接触面４６は、その中心部に配置される円形の吸着力作用領域４７と、その周囲に配置されるリング状の吸着力非作用領域４８とに区分される。
吸着力作用領域４７は、静電チャック４５内に埋設されるパターン電極４９に対応しており（図３）、上側基板ＳＡを吸着する力（静電力）が作用する。吸着力非作用領域４８は、パターン電極４９が配置されていない領域に対応しており、静電力、つまり吸着力は作用しない。 Here, the electrostatic chuck 45 according to the present embodiment will be described in detail. Hereinafter, as the upper substrate SA attracted and held by the electrostatic chuck 45, an upper substrate SA1 having a minimum diameter, an upper substrate SA2 having a larger diameter than the upper substrate SA1, and an upper substrate SA3 having a maximum diameter are used.
FIG. 4A is a perspective view of the electrostatic chuck 45 as viewed from the contact surface 46 side. The contact surface 46 is divided into a circular suction force acting region 47 disposed at the center thereof and a ring-shaped suction force non-acting region 48 disposed around the contact surface 46.
The attracting force action region 47 corresponds to the pattern electrode 49 embedded in the electrostatic chuck 45 (FIG. 3), and a force (electrostatic force) for attracting the upper substrate SA acts. The adsorption force non-operation region 48 corresponds to a region where the pattern electrode 49 is not disposed, and electrostatic force, that is, adsorption force does not act.

吸着力作用領域４７は、その径が上側基板ＳＡ１よりもわずかに小さくなるようにパターン電極４９が形成されている。よって、図４（ｃ）に示すように、吸着力作用領域４７に上側基板ＳＡ１が吸着されると、吸着力作用領域４７は上側基板ＳＡ１により覆われる。
吸着力作用領域４７の径、つまりパターン電極４９に対応する領域の径が上側基板ＳＡ１の径よりも大きいと、吸着された上側基板ＳＡ１から吸着力作用領域４７の外周部がはみ出してしまう。この状態でイオンガン３２から荷電粒子が照射されると、上側基板ＳＡ１からはみ出した吸着力作用領域４７の部分（非被覆部分）が荷電粒子によりエッチングされる。そうすると、吸着力の発生に支障をきたすことがある。また、接合チャンバ２の内側表面や接合チャンバ２内の構成物が荷電粒子によりエッチングされ、それに起因する浮遊物が非被覆部分に付着すると以下のような不具合が生ずるおそれがある。つまり、接合チャンバ２の構成要素は、ステンレス鋼やアルミニウム等の導電性材料から構成されているため、その付着物に対して電圧が印加されると、非被覆部分に対応するパターン電極４９の電荷を短絡させる。そうすると、上側基板ＳＡ１に覆われた中心部も含む、吸着力作用領域４７全体に対応するパターン電極４９の電荷が失われ、吸着力を発生させることができなくなる。
以上のような理由により、吸着力作用領域４７は、最小径の上側基板ＳＡ１が吸着されたときに、上側基板ＳＡ１により覆われる径に形成されることが好ましい。
なお、ここでは吸着力作用領域４７を、最小径の上側基板ＳＡ１よりも径を小さくしているが、本発明はこれに限定されず、吸着力作用領域４７の径を上側基板ＳＡ１の径と同じにすることもできる。また、上述した不具合が実質的に生じない程度に小さければ、非被覆部分が生じていてもかまわない。 The adsorption force action region 47 is formed with a pattern electrode 49 so that its diameter is slightly smaller than that of the upper substrate SA1. Therefore, as shown in FIG. 4C, when the upper substrate SA1 is adsorbed to the adsorption force acting region 47, the adsorption force acting region 47 is covered with the upper substrate SA1.
When the diameter of the adsorption force acting region 47, that is, the diameter of the region corresponding to the pattern electrode 49 is larger than the diameter of the upper substrate SA1, the outer peripheral portion of the adsorption force acting region 47 protrudes from the adsorbed upper substrate SA1. When charged particles are irradiated from the ion gun 32 in this state, a portion (uncovered portion) of the adsorption force acting region 47 protruding from the upper substrate SA1 is etched by the charged particles. If it does so, it may interfere with generation | occurrence | production of adsorption power. Further, if the inner surface of the bonding chamber 2 or the components in the bonding chamber 2 are etched by charged particles, and floating substances resulting from the etching adhere to the uncovered portion, the following problems may occur. That is, since the components of the bonding chamber 2 are made of a conductive material such as stainless steel or aluminum, the charge of the pattern electrode 49 corresponding to the uncovered portion when a voltage is applied to the deposit. Short circuit. Then, the charge of the pattern electrode 49 corresponding to the entire adsorption force acting region 47 including the central portion covered by the upper substrate SA1 is lost, and the adsorption force cannot be generated.
For the reasons described above, it is preferable that the suction force acting region 47 is formed to have a diameter that is covered by the upper substrate SA1 when the upper substrate SA1 having the minimum diameter is sucked.
Here, the suction force acting region 47 is made smaller in diameter than the minimum diameter upper substrate SA1, but the present invention is not limited to this, and the diameter of the suction force acting region 47 is the same as the diameter of the upper substrate SA1. It can be the same. Moreover, if it is small to such an extent that the above-described problems do not substantially occur, an uncovered portion may be generated.

また、吸着力作用領域４７が上側基板ＳＡ１に覆われる径に形成されているため、上側基板ＳＡ１よりも大きな径を有する上側基板ＳＡ２および上側基板ＳＡ３が吸着された場合も（図４（ｄ）、（ｅ））、吸着力作用領域４７が上側基板ＳＡ２、ＳＡ３により覆われる。したがって、処理される全ての径の基板について、吸着力作用領域４７そのものがエッチングにより損傷したり、吸着力作用領域４７にエッチングされた導電性材料が付着してパターン電極４９を短絡させることがない。よって、これらの上側基板ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３を静電チャック４５に確実に吸着、保持させることができる。 Further, since the suction force acting region 47 is formed to have a diameter covered with the upper substrate SA1, the upper substrate SA2 and the upper substrate SA3 having a larger diameter than the upper substrate SA1 are also sucked (FIG. 4D). (E)), the adsorption force acting region 47 is covered with the upper substrates SA2 and SA3. Therefore, with respect to the substrates having all the diameters to be processed, the adsorption force acting region 47 itself is not damaged by etching, or the etched conductive material adheres to the adsorption force acting region 47 and the pattern electrode 49 is not short-circuited. . Therefore, the upper substrates SA1, SA2, and SA3 can be reliably attracted and held by the electrostatic chuck 45.

さらに、図４に示すように、吸着力作用領域４７には検知センサ５０を構成する検知窓Ｗが設けられている。検知センサ５０の詳しい構成については後に説明するが、吸着力作用領域４７内に検知窓Ｗが設けられているため、径の異なる上側基板ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３全てについて静電チャック４５への吸着、非吸着を長期間に亘って検知することができる。 Further, as shown in FIG. 4, a detection window W that constitutes a detection sensor 50 is provided in the adsorption force action region 47. Although the detailed configuration of the detection sensor 50 will be described later, since the detection window W is provided in the suction force acting region 47, the upper substrates SA1, SA2, and SA3 having different diameters are attached to the electrostatic chuck 45. Non-adsorption can be detected over a long period of time.

なお、本実施形態の接合装置１において、静電チャック４５に吸着し、検知センサ５０で吸着、非吸着を検知することが可能な上側基板ＳＡは、上側基板ＳＡの径をＯＤ、静電チャック４５の中心から検知窓Ｗまでの距離をＤ、としたとき、以下の式を満たすものである。
ＯＤ＞２Ｄ・・・・・（式）
また、上側基板ＳＡの接合時に上側基板ＳＡの表面全体に対して荷重が付加されるため、最大径の上側基板ＳＡ３は、静電チャック４５の接触面４６の径を超えないことが好ましい。 In the bonding apparatus 1 of the present embodiment, the upper substrate SA that can be adsorbed by the electrostatic chuck 45 and can be detected by the detection sensor 50 is OD, and the electrostatic chuck When the distance from the center of 45 to the detection window W is D, the following expression is satisfied.
OD> 2D (Formula)
In addition, since a load is applied to the entire surface of the upper substrate SA when the upper substrate SA is bonded, it is preferable that the upper substrate SA3 having the maximum diameter does not exceed the diameter of the contact surface 46 of the electrostatic chuck 45.

ここで、本実施の形態に係る検知センサ５０について詳しく説明する。
図３に示すように、検知センサ５０は、基板保持部４４の平面方向の中心近傍に設けられ、鉛直方向に往復直線運動可能に支持される可動部５３と、可動部５３が上端位置にあることを検知する固定検知部５４と、からなる。 Here, the detection sensor 50 according to the present embodiment will be described in detail.
As shown in FIG. 3, the detection sensor 50 is provided in the vicinity of the center of the substrate holding unit 44 in the planar direction, and is supported so as to be capable of reciprocating linear movement in the vertical direction, and the movable unit 53 is at the upper end position. And a fixed detection unit 54 for detecting this.

可動部５３は、上端部に永久磁石５７が埋め込まれた第１円柱部５２と、上側基板ＳＡと接触する接触部５５を下端部に有する第２円柱部５６と、第１円柱部５２と第２円柱部５６との間に介在し、第１円柱部５２と第２円柱部５６よりも径の大きなストッパ部５８と、を備える。第１円柱部５２と、第２円柱部５６と、ストッパ部５８は、非磁性体のステンレス鋼、アルミニウム合金、フッ素系樹脂等から一体的に形成することができる。第１円柱部５２および第２円柱部５６は、円柱に限らず、角柱状あるいは板状でもよく、第１円柱部５２の一端側に永久磁石５７を設けることができるだけのサイズがあればよい。第２円柱部５６の断面積は、第１円柱部５２の断面積よりも小さくすることができる。接触部５５には、接触した上側基板ＳＡの損傷を防止するために、フッ素系樹脂などの低摩擦係数の部材を設けてもよい。
永久磁石５７としては、ネオジム磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石）やサマリウムコバルト磁石（Ｓｍ−Ｃｏ系磁石）を用いることができる。 The movable portion 53 includes a first cylindrical portion 52 in which a permanent magnet 57 is embedded in an upper end portion, a second cylindrical portion 56 having a contact portion 55 in contact with the upper substrate SA, and a first cylindrical portion 52 and a first cylindrical portion 52. The first cylindrical part 52 and the stopper part 58 having a larger diameter than the second cylindrical part 56 are provided between the two cylindrical parts 56. The first cylindrical portion 52, the second cylindrical portion 56, and the stopper portion 58 can be integrally formed from a nonmagnetic stainless steel, aluminum alloy, fluorine-based resin, or the like. The first columnar portion 52 and the second columnar portion 56 are not limited to a columnar shape, and may be a prismatic shape or a plate shape as long as the permanent magnet 57 can be provided on one end side of the first columnar portion 52. The cross-sectional area of the second cylindrical portion 56 can be made smaller than the cross-sectional area of the first cylindrical portion 52. The contact portion 55 may be provided with a member having a low coefficient of friction such as a fluorine-based resin in order to prevent damage to the upper substrate SA in contact with the contact portion 55.
As the permanent magnet 57, a neodymium magnet (Nd—Fe—B magnet) or a samarium cobalt magnet (Sm—Co magnet) can be used.

可動部５３は、基板保持部４４の内部の検知室Ｒから静電チャック４５の接触面４６に貫通する収容路Ｐ内に設けられている。収容路Ｐは、その断面積がストッパ部５８の径よりも小さく形成されている。ただし、収容路Ｐの鉛直方向の中央近傍には、ストッパ部５８を収容する拡経部Ｐｅが設けられている。収容路Ｐは、接触面４６の吸着力作用領域４７に開口し、その開口した部分が接触部５５の進退を許容する検知窓Ｗを形成している。可動部５３は、上側基板ＳＡが静電チャック４５に吸着していない状態において、ストッパ部５８が拡経部Ｐｅの底部Ｐｅｂに保持され、接触部５５が検知窓Ｗを介し、接触面４６から突出するように設けられる。可動部５３は、上側基板ＳＡが静電チャック４５に吸着すると、上側基板ＳＡに押されて上昇する。なお、検知室Ｒと収容路Ｐにより本発明の収容部を構成する。 The movable portion 53 is provided in the accommodation path P that penetrates from the detection chamber R inside the substrate holding portion 44 to the contact surface 46 of the electrostatic chuck 45. The accommodation path P is formed so that its cross-sectional area is smaller than the diameter of the stopper portion 58. However, in the vicinity of the center of the accommodation path P in the vertical direction, an enlargement portion Pe that accommodates the stopper portion 58 is provided. The accommodation path P opens to the suction force action region 47 of the contact surface 46, and the opened portion forms a detection window W that allows the contact portion 55 to advance and retreat. In the movable portion 53, the stopper portion 58 is held on the bottom Peb of the expanding portion Pe in a state where the upper substrate SA is not attracted to the electrostatic chuck 45, and the contact portion 55 passes through the detection window W from the contact surface 46. It is provided so as to protrude. When the upper substrate SA is attracted to the electrostatic chuck 45, the movable portion 53 is pushed up by the upper substrate SA and moves up. The detection chamber R and the storage path P constitute the storage portion of the present invention.

固定検知部５４は、ホールＩＣ素子５９と、ホールＩＣ素子５９を支持する支持部７０とからなり、検知室Ｒに設けられている。支持部７０は、ホールＩＣ素子５９を可動部５３の鉛直方向の延長線上に支持する。ホールＩＣ素子５９は、周知のホール効果を利用して磁気を検知するホール素子とアンプ回路を備える磁気センサである。ホールＩＣ素子５９は、磁気量の変化を出力電圧の変化に変換し、制御部４の信号処理回路に送る。ホールＩＣ素子５９から出力された出力信号電圧が、しきい値としての基準信号電圧よりも大か小かを信号処理回路にて比較することにより、上側基板ＳＡの静電チャック４５への吸着有無を判定する。 The fixed detection unit 54 includes a Hall IC element 59 and a support unit 70 that supports the Hall IC element 59 and is provided in the detection chamber R. The support unit 70 supports the Hall IC element 59 on an extension line in the vertical direction of the movable unit 53. The Hall IC element 59 is a magnetic sensor including a Hall element that detects magnetism using a well-known Hall effect and an amplifier circuit. The Hall IC element 59 converts the change in magnetic quantity into a change in output voltage and sends it to the signal processing circuit of the control unit 4. Whether or not the upper substrate SA is attracted to the electrostatic chuck 45 by comparing in the signal processing circuit whether the output signal voltage output from the Hall IC element 59 is larger or smaller than the reference signal voltage as a threshold value. Determine.

検知センサ５０による上側基板ＳＡの検出動作を説明する。
図５（ａ）に示すように、上側基板ＳＡが静電チャック４５に吸着されていないとき、可動部５３のストッパ部５８は拡経部Ｐｅの底部Ｐｅｂに保持され、接触部５５は吸着力作用領域４７内に設けられた検知窓Ｗを介し、接触面４６から突出している（第１の位置）。このとき、永久磁石５７とホールＩＣ素子５９は互いに最も離れた位置にあり、ホールＩＣ素子５９が検知する永久磁石５７の磁気は最も弱い。接触部５５が第１の位置にあるとき、イオンガン３２は、制御部４によりインターロックされており、荷電粒子を照射できない。
図５（ｂ）に示すように、例えば、上側基板ＳＡ１が静電チャック４５に吸着されると、接触部５５が上側基板ＳＡに接触して接触面４６と同一面内（第２の位置）に押し込まれ、可動部５３が上昇する。このとき、上側基板ＳＡが吸着力作用領域４７を覆う。さらに、このとき、永久磁石５７とホールＩＣ素子５９が互いに最も接近して、ホールＩＣ素子５９の出力信号電圧にも変化が生じる。このホールＩＣ素子５９の出力信号電圧は、制御部４の信号処理回路においてしきい値である基準信号電圧と比較され、上側基板ＳＡが静電チャック４５に吸着されていると判定される。この判定結果に基づき、制御部４はイオンガン３２のインターロックを解除するので、イオンガン３２は荷電粒子の照射を行えるようにスタンバイする。
イオンガン３２の照射による上側基板ＳＡの接合面の活性化中に、上側基板ＳＡが静電チャック４５から外れると、可動部５３は自重により下降し、接触部５５は検知窓Ｗを通って第１の位置に戻る。そうすると、制御部４は、イオンガン３２を再びインターロックし、荷電粒子の照射を強制的に終了する。 The detection operation of the upper substrate SA by the detection sensor 50 will be described.
As shown in FIG. 5A, when the upper substrate SA is not attracted to the electrostatic chuck 45, the stopper portion 58 of the movable portion 53 is held on the bottom Peb of the expanding portion Pe, and the contact portion 55 has an attracting force. It protrudes from the contact surface 46 through the detection window W provided in the action area 47 (first position). At this time, the permanent magnet 57 and the Hall IC element 59 are located farthest from each other, and the magnetism of the permanent magnet 57 detected by the Hall IC element 59 is the weakest. When the contact part 55 is in the first position, the ion gun 32 is interlocked by the control part 4 and cannot irradiate charged particles.
As shown in FIG. 5B, for example, when the upper substrate SA1 is attracted to the electrostatic chuck 45, the contact portion 55 contacts the upper substrate SA and is in the same plane as the contact surface 46 (second position). Is pushed into the movable portion 53. At this time, the upper substrate SA covers the adsorption force acting region 47. Further, at this time, the permanent magnet 57 and the Hall IC element 59 are closest to each other, and the output signal voltage of the Hall IC element 59 is also changed. The output signal voltage of the Hall IC element 59 is compared with a reference signal voltage which is a threshold value in the signal processing circuit of the control unit 4, and it is determined that the upper substrate SA is attracted to the electrostatic chuck 45. Based on the determination result, the control unit 4 releases the interlock of the ion gun 32, so that the ion gun 32 stands by so that charged particles can be irradiated.
When the upper substrate SA is detached from the electrostatic chuck 45 during the activation of the bonding surface of the upper substrate SA by irradiation of the ion gun 32, the movable portion 53 is lowered by its own weight, and the contact portion 55 passes through the detection window W through the first window. Return to position. Then, the control unit 4 interlocks the ion gun 32 again and forcibly ends the irradiation of charged particles.

このように、本実施形態の検知センサ５０は、吸着力作用領域４７内に可動部５３の接触部５５が進退する検知窓Ｗが設けられているため、図４（ｄ）、（ｅ）に示すように、最小径の上側基板ＳＡ１だけではなく、上側基板ＳＡ１よりも径の大きな上側基板ＳＡ２、ＳＡ３の静電チャック４５への吸着または非吸着も検知することができる。 As described above, the detection sensor 50 according to the present embodiment is provided with the detection window W in which the contact portion 55 of the movable portion 53 advances and retreats in the adsorption force acting region 47. As shown, not only the uppermost substrate SA1 having the smallest diameter but also the adsorption or non-adsorption of the upper substrates SA2 and SA3 having a larger diameter than the upper substrate SA1 to the electrostatic chuck 45 can be detected.

本実施の形態に係る常温接合装置１を用いた常温接合方法を説明する。なお、上側基板ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３のいずれも、上側基板ＳＡに適用することができる。
ユーザは、まず、ゲートバルブ５を閉鎖して、真空ポンプ３１を用いて接合チャンバ２の内部に真空雰囲気を生成し、ロードロックチャンバ３の内部に大気圧雰囲気を生成する。ユーザは、ロードロックチャンバ３の蓋を開けて、上側カートリッジ１１を上側カートリッジ台６に配置し、下側カートリッジ１２を下側カートリッジ台７に配置する。
ユーザは、上側カートリッジ１１に治具を用いて上側基板ＳＡを載せる。ユーザは、下側カートリッジ１２に治具を用いて下側基板ＳＢ（第２被接合体に対応）を載せる。この治具としては、例えば図６（ａ）、（ｅ）に示すように、外形が円形の治具１３Ａ、１３Ｂを用いることができる。治具１３Ａは上側基板ＳＡに、治具１３Ｂは下側基板ＳＢに、それぞれ対応する。これらの治具１３Ａ、１３Ｂには、上側基板ＳＡまたは下側基板ＳＢを収容する円形の凹部からなる基板収容部１４Ａ、１４Ｂが設けられている。基板収容部１４Ａ、１４Ｂは、治具１３Ａ、１３Ｂの外形と同心円をなしている。また、治具１３Ａの基板収容部１４Ａは、その中心軸が、上側カートリッジ１１の中心軸に一致するように形成されている。同様に、治具１３Ｂの基板収容部１４Ｂは、その中心軸が、下側カートリッジ１２の中心軸に一致するように形成されている。治具１３Ａの基板収容部１４Ａの底部はさらに同心円状の段差を備えており、治具１３Ａの構成材料表面と上側基板ＳＡの接合面との間に空間を設けることで、治具１３Ａと上側基板ＳＡの接合面との接触を防ぎ、上側基板ＳＡの接合面の汚染を防止している。この段差によって、上側基板ＳＡは外周部のみ支持される。
図６（ｂ）に示すように、上側カートリッジ１１に上側基板ＳＡを載せる際には、上側基板ＳＡ１が基板収容部１４Ａに収容された治具１３Ａを上側カートリッジ１１の上端に嵌合する。治具１３Ａ（基板収容部１４Ａ）と上側カートリッジ１１の中心軸が一致しているので、上側基板ＳＡ１は、その中心が上側カートリッジ１１の中心と一致することになる。径の異なる上側基板ＳＡ２、ＳＡ３については、これらの上側基板ＳＡ２、ＳＡ３に対応する径の基板収容部１１４Ａ、２１４Ａを備える治具１１３Ａ、２１３Ａを用意し（図６（ｃ）、（ｄ））、治具１３Ａと同様に用いることができる。また、下側カートリッジ１２に上側基板ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３にそれぞれ対応する下側基板ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３を載せる場合も同様に、これらの基板に対応する径の基板収容部１４Ｂ、１１４Ｂ、２１４Ｂを備えた治具１３Ｂ、１１３Ｂ、２１３Ｂを用いることができる（図６（ｆ）、（ｇ）、（ｈ））。
なお、上側カートリッジ１１、下側カートリッジ１２への、上側基板ＳＡ、下側基板ＳＢのそれぞれの搭載方法は、これに限らず適宜変更可能である。例えば、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、上側基板ＳＡの径と同じ径を有し、上側基板ＳＡを接合面の外周部のみで支持するリング状の突起１１５Ａ、２１５Ａ、３１５Ａを上側カートリッジ１１１の上面に設け、上側基板ＳＡを上側カートリッジ１１１に直接載せる方法がある。また、図７（ｄ）、（ｅ）に示すように、下側基板ＳＢの径と同じ径を有し、下側基板ＳＢを接合面の裏側面全面で支持する円盤状の突起１１５Ｂ、２１５Ｂを下側カートリッジ１１２の上面に設け、下側基板ＳＢを下側カートリッジ１１２に直接載せる方法がある。突起１１５Ａ、２１５Ａ、３１５Ａ、１１５Ｂ、２１５Ｂの径と、上側基板ＳＡおよび下側基板ＳＢのそれぞれの径が一致するように上側カートリッジ１１１および下側カートリッジ１１２にそれぞれ載せることで、上側基板ＳＡおよび下側基板ＳＢの中心軸が、上側カートリッジ１１１および下側カートリッジ１１２の中心軸とそれぞれ一致することになる。また、下側基板ＳＢの径と下側カートリッジ１１２の径が一致する場合は、例えば図７（ｆ）に示すように、下側カートリッジ１１２に突起１１５Ｂ、２１５Ｂを設けず、下側基板ＳＢを下側カートリッジ１１２に直接載せることもできる。
なお、図７に示す方法を用いる場合、治具１３Ａ、１１３Ａ、２１３Ａ、１３Ｂ、１１３Ｂ、２１３Ｂは用いない。
ユーザは、次いで、ロードロックチャンバ３の蓋を閉めて、ロードロックチャンバ３の内部に真空雰囲気を生成する。 A room temperature bonding method using the room temperature bonding apparatus 1 according to the present embodiment will be described. Note that any of the upper substrates SA1, SA2, and SA3 can be applied to the upper substrate SA.
The user first closes the gate valve 5, generates a vacuum atmosphere inside the bonding chamber 2 using the vacuum pump 31, and generates an atmospheric pressure atmosphere inside the load lock chamber 3. The user opens the lid of the load lock chamber 3, places the upper cartridge 11 on the upper cartridge base 6, and places the lower cartridge 12 on the lower cartridge base 7.
The user places the upper substrate SA on the upper cartridge 11 using a jig. The user places the lower substrate SB (corresponding to the second bonded body) on the lower cartridge 12 using a jig. As this jig, for example, as shown in FIGS. 6A and 6E, jigs 13A and 13B having a circular outer shape can be used. The jig 13A corresponds to the upper substrate SA, and the jig 13B corresponds to the lower substrate SB. These jigs 13A and 13B are provided with substrate accommodating portions 14A and 14B each formed of a circular concave portion for accommodating the upper substrate SA or the lower substrate SB. The substrate housing portions 14A and 14B are concentric with the outer shapes of the jigs 13A and 13B. The substrate housing portion 14 A of the jig 13 A is formed so that the central axis thereof coincides with the central axis of the upper cartridge 11. Similarly, the substrate housing portion 14B of the jig 13B is formed so that its central axis coincides with the central axis of the lower cartridge 12. The bottom of the substrate housing portion 14A of the jig 13A is further provided with a concentric step, and a space is provided between the constituent material surface of the jig 13A and the bonding surface of the upper substrate SA, so that the jig 13A and the upper Contact with the bonding surface of the substrate SA is prevented, and contamination of the bonding surface of the upper substrate SA is prevented. By this step, only the outer peripheral portion of the upper substrate SA is supported.
As shown in FIG. 6B, when the upper substrate SA is placed on the upper cartridge 11, the jig 13 A in which the upper substrate SA 1 is accommodated in the substrate accommodating portion 14 A is fitted to the upper end of the upper cartridge 11. Since the jig 13A (substrate housing portion 14A) and the center axis of the upper cartridge 11 coincide, the center of the upper substrate SA1 coincides with the center of the upper cartridge 11. For the upper substrates SA2 and SA3 having different diameters, jigs 113A and 213A having substrate accommodating portions 114A and 214A having diameters corresponding to the upper substrates SA2 and SA3 are prepared (FIGS. 6C and 6D). Can be used in the same manner as the jig 13A. Similarly, when the lower substrates SB1, SB2, and SB3 corresponding to the upper substrates SA1, SA2, and SA3 are mounted on the lower cartridge 12, similarly, the substrate accommodating portions 14B, 114B, and 214B having diameters corresponding to these substrates are provided. The provided jigs 13B, 113B, and 213B can be used (FIGS. 6 (f), (g), and (h)).
Note that the mounting method of the upper substrate SA and the lower substrate SB to the upper cartridge 11 and the lower cartridge 12 is not limited to this, and can be appropriately changed. For example, as shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, the ring-shaped protrusion 115A has the same diameter as the upper substrate SA and supports the upper substrate SA only at the outer peripheral portion of the bonding surface. 215A and 315A are provided on the upper surface of the upper cartridge 111, and the upper substrate SA is directly mounted on the upper cartridge 111. Further, as shown in FIGS. 7D and 7E, disk-shaped protrusions 115B and 215B having the same diameter as that of the lower substrate SB and supporting the lower substrate SB over the entire back surface of the bonding surface. Is provided on the upper surface of the lower cartridge 112, and the lower substrate SB is directly mounted on the lower cartridge 112. By placing the protrusions 115A, 215A, 315A, 115B, and 215B on the upper cartridge 111 and the lower cartridge 112 so that the diameters of the upper substrate SA and the lower substrate SB coincide with each other, The central axis of the side substrate SB coincides with the central axes of the upper cartridge 111 and the lower cartridge 112, respectively. Further, when the diameter of the lower substrate SB and the diameter of the lower cartridge 112 coincide, for example, as shown in FIG. 7 (f), the lower cartridge 112 is not provided with the projections 115B and 215B, and the lower substrate SB is mounted. It can also be placed directly on the lower cartridge 112.
When the method shown in FIG. 7 is used, the jigs 13A, 113A, 213A, 13B, 113B, and 213B are not used.
Next, the user closes the lid of the load lock chamber 3 to generate a vacuum atmosphere inside the load lock chamber 3.

ユーザは、ロードロックチャンバ３の内部に真空雰囲気が生成された後に、ゲートバルブ５を開放する。ユーザは、まず、搬送装置８を用いて、上側基板ＳＡが載せられた上側カートリッジ１１を上側カートリッジ台６から下側基板支持機構６０のステージキャリッジ６１の上まで搬送する。ユーザは、搬送装置８のハンド１７を降下させる。このとき、上側カートリッジ１１は、ステージキャリッジ６１の所定の位置に保持される。 The user opens the gate valve 5 after the vacuum atmosphere is generated inside the load lock chamber 3. First, the user uses the transfer device 8 to transfer the upper cartridge 11 on which the upper substrate SA is placed from the upper cartridge base 6 onto the stage carriage 61 of the lower substrate support mechanism 60. The user lowers the hand 17 of the transport device 8. At this time, the upper cartridge 11 is held at a predetermined position of the stage carriage 61.

ユーザは、搬送装置８のハンド１７をロードロックチャンバ３の内部に退避させる。ユーザは、次いで、基板保持部４４を鉛直下方向に下降させて、基板保持部４４の静電チャック４５の吸着力作用領域４７に上側基板ＳＡを接触させ、基板保持部４４に上側基板ＳＡを保持させる。ユーザは、基板保持部４４を鉛直上方向に上昇させて、上側基板ＳＡを上側カートリッジ１１から離す。所定の位置まで基板保持部４４を上昇させて上側基板ＳＡが上側カートリッジ１１から離れた後、検知センサ５０は、上側基板ＳＡが静電チャック４５に吸着しているか否かの検知を開始する。検知センサ５０が、吸着していることを検知すると、制御部４の制御によりイオンガン３２のインターロックが解除され、荷電粒子の照射ができるスタンバイ状態となる。ユーザは、上側基板ＳＡが上側カートリッジ１１から離れた後で、搬送装置８を用いて、上側基板ＳＡが載せられていない上側カートリッジ１１をステージキャリッジ６１から上側カートリッジ台６に搬送する。 The user retracts the hand 17 of the transfer device 8 into the load lock chamber 3. Next, the user lowers the substrate holding portion 44 vertically downward to bring the upper substrate SA into contact with the adsorption force acting region 47 of the electrostatic chuck 45 of the substrate holding portion 44, and the upper substrate SA is brought into contact with the substrate holding portion 44. Hold. The user raises the substrate holding portion 44 in the vertically upward direction and separates the upper substrate SA from the upper cartridge 11. After the substrate holding part 44 is raised to a predetermined position and the upper substrate SA is separated from the upper cartridge 11, the detection sensor 50 starts detecting whether or not the upper substrate SA is attracted to the electrostatic chuck 45. When the detection sensor 50 detects that it is adsorbed, the interlock of the ion gun 32 is released under the control of the control unit 4, and a standby state in which charged particles can be irradiated is set. After the upper substrate SA is separated from the upper cartridge 11, the user uses the transfer device 8 to transfer the upper cartridge 11 on which the upper substrate SA is not placed from the stage carriage 61 to the upper cartridge base 6.

次いで、ユーザは、上側基板ＳＡを基板保持部４４に保持させた後に、下側基板ＳＢをステージキャリッジ６１に保持させる。ユーザは、搬送装置８を用いて、下側基板ＳＢが載せられた下側カートリッジ１２を下側カートリッジ台７からステージキャリッジ６１の上まで搬送する。ユーザは、搬送装置８のハンド１７を降下させる。このとき、下側カートリッジ１２は、ステージキャリッジ６１の予め定められた位置に保持される。ユーザは、搬送装置８のハンド１７をロードロックチャンバ３の内部に退避させる。 Next, the user holds the upper substrate SA on the substrate holder 44 and then holds the lower substrate SB on the stage carriage 61. The user uses the transfer device 8 to transfer the lower cartridge 12 on which the lower substrate SB is placed from the lower cartridge base 7 to the stage carriage 61. The user lowers the hand 17 of the transport device 8. At this time, the lower cartridge 12 is held at a predetermined position of the stage carriage 61. The user retracts the hand 17 of the transfer device 8 into the load lock chamber 3.

ユーザは、ゲートバルブ５を閉鎖して、基板保持部４４に保持された上側基板ＳＡとステージキャリッジ６１に保持された下側基板ＳＢとを常温接合する。すなわち、ユーザは、基板保持部４４に保持された上側基板ＳＡとステージキャリッジ６１に保持された下側基板ＳＢとが離れた状態で、上側基板ＳＡと下側基板ＳＢとの間にイオンガン３２を向けて荷電粒子を放出する。その粒子は、上側基板ＳＡと下側基板ＳＢとに照射され、その表面に形成される酸化物等の不純物を除去して活性化する。ユーザは、圧接機構４１を操作して、基板保持部４４を鉛直下方向に下降させて、上側基板ＳＡと下側基板ＳＢとを近づける。ユーザは、ステージキャリッジ６１の位置決め機構を操作して、上側基板ＳＡと下側基板ＳＢとが設計通りに接合されるように、ステージキャリッジ６１に保持された下側基板ＳＢの位置を移動する。ユーザは、基板保持部４４の圧接機構４１を操作して、基板保持部４４を鉛直下方向に下降させて、上側基板ＳＡを下側基板ＳＢに接触させる。上側基板ＳＡと下側基板ＳＢとは、その接触により接合され、１枚の接合基板が生成される。 The user closes the gate valve 5 and joins the upper substrate SA held by the substrate holder 44 and the lower substrate SB held by the stage carriage 61 at room temperature. That is, the user moves the ion gun 32 between the upper substrate SA and the lower substrate SB in a state where the upper substrate SA held by the substrate holding unit 44 and the lower substrate SB held by the stage carriage 61 are separated from each other. The charged particles are emitted. The particles are irradiated on the upper substrate SA and the lower substrate SB, and activated by removing impurities such as oxides formed on the surfaces thereof. The user operates the press-contact mechanism 41 to lower the substrate holding portion 44 in the vertically downward direction to bring the upper substrate SA and the lower substrate SB closer to each other. The user operates the positioning mechanism of the stage carriage 61 to move the position of the lower substrate SB held by the stage carriage 61 so that the upper substrate SA and the lower substrate SB are bonded as designed. The user operates the pressure contact mechanism 41 of the substrate holding unit 44 to lower the substrate holding unit 44 in the vertically downward direction so that the upper substrate SA contacts the lower substrate SB. The upper substrate SA and the lower substrate SB are bonded by the contact, and one bonded substrate is generated.

ユーザは、その接合基板を基板保持部４４からデチャックさせる。このとき、検知センサ５０は、接合基板が静電チャック４５に吸着していないことを検知し、制御部４によりイオンガン３２がインターロックされる。ユーザは、後に、基板保持部４４を鉛直上方向に上昇させる。ユーザは、次いで、ゲートバルブ５を開放し、搬送装置８を用いて、その接合基板が載せられている下側カートリッジ１２をステージキャリッジ６１から下側カートリッジ台７に搬送する。ユーザは、ゲートバルブ５を閉鎖して、ロードロックチャンバ３の内部に大気圧雰囲気を生成する。ユーザは、ロードロックチャンバ３の蓋を開けて、下側カートリッジ台７に配置された下側カートリッジ１２からその接合基板を取り出す。 The user dechucks the bonded substrate from the substrate holding unit 44. At this time, the detection sensor 50 detects that the bonded substrate is not attracted to the electrostatic chuck 45, and the ion gun 32 is interlocked by the control unit 4. The user later raises the substrate holding unit 44 vertically upward. Next, the user opens the gate valve 5 and uses the transfer device 8 to transfer the lower cartridge 12 on which the bonded substrate is placed from the stage carriage 61 to the lower cartridge base 7. The user closes the gate valve 5 to generate an atmospheric pressure atmosphere inside the load lock chamber 3. The user opens the lid of the load lock chamber 3 and takes out the bonded substrate from the lower cartridge 12 arranged on the lower cartridge base 7.

以上説明した常温接合装置１においては、接合の対象となる上側基板ＳＡのうち、最小径の上側基板ＳＡ１により覆われる領域に対応してパターン電極４９を埋設し、上側基板ＳＡを吸着する吸着力作用領域４７を形成している。このため、上側基板ＳＡが静電チャック４５に吸着すると、吸着力作用領域４７が上側基板ＳＡにより覆われ、吸着力作用領域４７がイオンガン３２により照射される荷電粒子にエッチングされることがなく、また照射に起因する破片や不純物等の導電性物質が吸着力作用領域４７に付着し、パターン電極４９に不具合を生じさせることもない。したがって、静電チャック４５の動作安定性を維持することができる。
また、常温接合装置１においては、吸着力作用領域４７内に検知センサ５０の検知窓Ｗを設けている。したがって、上側基板ＳＡの径が変わっても静電チャック４５への上側基板ＳＡの吸着、非吸着を検知することができる。これにより、径の異なる基板を処理することが可能となり、効率的な接合基板の生産を実現することができる。加えて、検知センサ５０は、上側基板ＳＡを静電チャック４５に吸着することにより基板保持部４４の内部に密閉されるため、上側基板ＳＡが静電チャック４５に吸着された状態で行われるイオンガン３２による照射から遮断される。これにより、イオンガン３２の照射に起因する破片や不純物等が収容路Ｐを通じて検知室Ｒに達することがない。よって、検知センサ５０は、長期間に亘って、上側基板ＳＡの静電チャック４５への吸着状態をリアルタイムに検知することが可能となる。
さらに、パターン電極４９は接触面４６の中心部の限られた領域に形成されるため、接触面４６の全面にパターン電極４９を埋設し吸着力作用領域４７を設ける場合と比較して、コストを削減することもできる。
さらにまた、上側基板ＳＡは、治具１３、１１３、２１３等を用いることで、格別な位置合わせをしなくても、上側カートリッジ１１の中心に配置される。したがって、常温接合装置１は、いずれの径の上側基板ＳＡを処理する場合でもその中心を静電チャック４５の吸着力作用領域４７に一致させることができる。したがって、上側基板ＳＡをロードロックチャンバ３から接合チャンバ２に搬送するハンド１７のサイズや搬送位置決めを制御するパラメータを上側基板ＳＡの径に応じて変更する必要がない。 In the room temperature bonding apparatus 1 described above, the pattern electrode 49 is embedded corresponding to the region covered by the upper substrate SA1 having the smallest diameter among the upper substrates SA to be bonded, and the adsorption force that adsorbs the upper substrate SA. An action region 47 is formed. For this reason, when the upper substrate SA is attracted to the electrostatic chuck 45, the attracting force acting region 47 is covered with the upper substrate SA, and the attracting force acting region 47 is not etched by the charged particles irradiated by the ion gun 32. In addition, conductive materials such as debris and impurities resulting from the irradiation adhere to the adsorption force acting region 47, and the pattern electrode 49 does not cause a problem. Therefore, the operational stability of the electrostatic chuck 45 can be maintained.
In the room temperature bonding apparatus 1, the detection window W of the detection sensor 50 is provided in the adsorption force action region 47. Therefore, even if the diameter of the upper substrate SA changes, the adsorption or non-adsorption of the upper substrate SA to the electrostatic chuck 45 can be detected. This makes it possible to process substrates having different diameters, and realize efficient production of bonded substrates. In addition, since the detection sensor 50 is sealed inside the substrate holding unit 44 by adsorbing the upper substrate SA to the electrostatic chuck 45, the ion gun is performed in a state where the upper substrate SA is adsorbed to the electrostatic chuck 45. 32 is cut off from irradiation. Thereby, debris, impurities, etc. resulting from the irradiation of the ion gun 32 do not reach the detection chamber R through the accommodation path P. Therefore, the detection sensor 50 can detect the adsorption state of the upper substrate SA to the electrostatic chuck 45 in real time over a long period of time.
Furthermore, since the pattern electrode 49 is formed in a limited region at the center of the contact surface 46, the cost is lower than when the pattern electrode 49 is embedded in the entire contact surface 46 and the adsorption force acting region 47 is provided. It can also be reduced.
Furthermore, the upper substrate SA is arranged at the center of the upper cartridge 11 without using any special alignment by using the jigs 13, 113, 213, and the like. Therefore, the room-temperature bonding apparatus 1 can match the center of the upper substrate SA of any diameter with the adsorption force action region 47 of the electrostatic chuck 45 when processing the upper substrate SA of any diameter. Therefore, it is not necessary to change the size of the hand 17 for transporting the upper substrate SA from the load lock chamber 3 to the bonding chamber 2 and the parameter for controlling the transport positioning according to the diameter of the upper substrate SA.

＜第２実施形態＞
図８に示すように、第２実施形態の常温接合装置１は、検知センサ５０の可動部５３にばね要素Ｓを設けたことを除いて、第１実施形態と同様に構成されている。したがって、図８において、図３と同符号は図３と同じ構成部分を示している。 Second Embodiment
As shown in FIG. 8, the room temperature bonding apparatus 1 according to the second embodiment is configured in the same manner as in the first embodiment except that a spring element S is provided on the movable portion 53 of the detection sensor 50. Therefore, in FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same components as in FIG.

図８に示すように、検知センサ５０の可動部５３には、コイル状のばね要素Ｓが設けられている。ばね要素Ｓは、ストッパ部５８の上部に設けられ、上側基板ＳＡの吸着、非吸着により可動部５３が上下に進退するに従って、拡経部Ｐｅ内にて伸縮する。具体的には、上側基板ＳＡが静電チャック４５の吸着力作用領域４７に吸着しておらず、可動部５３の接触部５５が検知窓Ｗを貫通して第１の位置にあるとき、ばね要素Ｓは伸張状態にある。上側基板ＳＡが静電チャック４５の吸着力作用領域４７に吸着し、接触部５５が接触面４６と同一面内（第２の位置）に押し込まれると、ばね要素Ｓは圧縮状態とされる。上側基板ＳＡが静電チャック４５から離脱すると、ばね要素Ｓは圧縮が開放されるのに伴って伸張状態に復帰し、ストッパ部５８は押し下げられる。
可動部５３は、上側基板ＳＡが静電チャック４５から離脱すると自重により第１の位置に復帰するが、上述のようなばね要素Ｓを設けることで、上側基板ＳＡが静電チャック４５から離脱する際の可動部５３の第１の位置への復帰が確実に行われる。
また、吸着する上側基板ＳＡの径や重量に応じて変化する吸着力に対応させてばね要素Ｓのばね力を調整することにより、上側基板ＳＡの静電チャック４５からの離脱（デチャック）を補助することができ、デチャックの信頼性も向上することができる。
もちろん、本実施形態においても第１実施形態により得られる効果を得ることができるとは言うまでもない。
なお、ばね要素Ｓとしては、コイル状のばねに限らず、板ばね等公知のばねを使用することができる。ばね要素Ｓは、圧縮されたばねが原形に復帰するときの反発力が、静電チャック４５（吸着力作用領域４７）の吸着力以下であるものとする。 As shown in FIG. 8, the movable portion 53 of the detection sensor 50 is provided with a coiled spring element S. The spring element S is provided above the stopper portion 58, and expands and contracts in the expanding portion Pe as the movable portion 53 advances and retreats up and down due to the adsorption and non-adsorption of the upper substrate SA. Specifically, when the upper substrate SA is not attracted to the attracting force acting region 47 of the electrostatic chuck 45 and the contact portion 55 of the movable portion 53 passes through the detection window W and is in the first position, the spring Element S is in an expanded state. When the upper substrate SA is attracted to the attracting force action region 47 of the electrostatic chuck 45 and the contact portion 55 is pushed into the same plane (second position) as the contact surface 46, the spring element S is compressed. When the upper substrate SA is detached from the electrostatic chuck 45, the spring element S returns to the expanded state as the compression is released, and the stopper portion 58 is pushed down.
The movable portion 53 returns to the first position by its own weight when the upper substrate SA is detached from the electrostatic chuck 45, but the upper substrate SA is detached from the electrostatic chuck 45 by providing the spring element S as described above. The return of the movable portion 53 to the first position is reliably performed.
Further, by adjusting the spring force of the spring element S in accordance with the suction force that changes according to the diameter and weight of the upper substrate SA to be sucked, the upper substrate SA is detached from the electrostatic chuck 45 (dechucking). It is possible to improve the reliability of the dechuck.
Of course, it goes without saying that the effects obtained by the first embodiment can also be obtained in this embodiment.
The spring element S is not limited to a coiled spring, and a known spring such as a leaf spring can be used. In the spring element S, it is assumed that the repulsive force when the compressed spring returns to the original shape is equal to or less than the attracting force of the electrostatic chuck 45 (the attracting force acting region 47).

＜第３実施形態＞
図９に示すように、第３実施形態は、検知センサ５０の収容路Ｐに案内Ｇを設けたことの外は、第１実施形態と同様に構成されている。したがって、図９において、図３と同符号は図３と同じ構成部分を示している。 <Third Embodiment>
As shown in FIG. 9, the third embodiment is configured in the same manner as in the first embodiment except that a guide G is provided in the accommodation path P of the detection sensor 50. Therefore, in FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same components as those in FIG.

図９に示すとおり、第３実施形態の検知センサ５０は、収容路Ｐに案内Ｇが設けられている。案内Ｇは、拡経部Ｐｅを除く収容路Ｐの表面にフッ素系樹脂を塗布して形成される。案内Ｇとしては、フッ素系樹脂の他にも、摩擦係数の低い材料を用いて形成することができる。
このような構成とすることで、第１実施形態および第２実施形態で得られる効果に加えて、可動部５３の収容路Ｐにおける往復直進運動を円滑なものとすることができる。 As shown in FIG. 9, the detection sensor 50 of the third embodiment is provided with a guide G in the accommodation path P. The guide G is formed by applying a fluorine-based resin to the surface of the accommodation path P excluding the enlarged portion Pe. The guide G can be formed using a material having a low friction coefficient in addition to the fluorine-based resin.
By adopting such a configuration, in addition to the effects obtained in the first embodiment and the second embodiment, the reciprocating rectilinear movement in the accommodation path P of the movable portion 53 can be made smooth.

＜第４実施形態＞
図１０に示すように、第４実施形態は、検知センサ５０を光電式の検知センサ１５０とした外は、第１実施形態と同様に構成されている。したがって、図１０において、図３と同符号は図３と同じ構成部分を示している。
検知センサ１５０は、発光部１５９ａと受光部１５９ｂとからなる光電式検知部１５９を検知室Ｒに備えている。発光部１５９ａは、受光部１５９ｂに向けて検知光１５９ｃを発光している。受光部１５９ｂが検知光１５９ｃを受光しているとき、光電式検知部１５９からの信号により、制御部４は、イオンガン３２をインターロックする。
検知センサ１５０は、可動部１５３を備えている。可動部１５３は、第１円柱部１５２に永久磁石を備えていないことを除いて、第１実施形態の可動部５３と同じ構成である。
上側基板ＳＡが静電チャック４５の吸着力作用領域４７に吸着して可動部１５３が上昇すると、第１円柱部１５２の先端が検知光１５９ｃを遮蔽し、受光部１５９ｂが検知光１５９ｃを受光できなくなる。そうすると、制御部４は、上側基板ＳＡが静電チャック４５に吸着していると判定し、イオンガン３２のインターロックを解除する。
このように、上側基板ＳＡが吸着されると外部から遮蔽される検知室Ｒに光電式検知部１５９を設けることにより、発光部１５９ａの発光面や受光部１５９ｂの受光面がイオンガン３２による荷電粒子の照射に起因するデポジションの影響を受けることがない。したがって、検知センサ１５０の検知性能を長期に渡り維持することが可能となる。 <Fourth embodiment>
As shown in FIG. 10, the fourth embodiment is configured in the same manner as the first embodiment except that the detection sensor 50 is a photoelectric detection sensor 150. Therefore, in FIG. 10, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same components as those in FIG.
The detection sensor 150 includes a photoelectric detection unit 159 including a light emitting unit 159a and a light receiving unit 159b in the detection chamber R. The light emitting unit 159a emits detection light 159c toward the light receiving unit 159b. When the light receiving unit 159b receives the detection light 159c, the control unit 4 interlocks the ion gun 32 with a signal from the photoelectric detection unit 159.
The detection sensor 150 includes a movable part 153. The movable part 153 has the same configuration as the movable part 53 of the first embodiment except that the first columnar part 152 is not provided with a permanent magnet.
When the upper substrate SA is attracted to the attracting force action region 47 of the electrostatic chuck 45 and the movable portion 153 is raised, the tip of the first cylindrical portion 152 shields the detection light 159c, and the light receiving portion 159b can receive the detection light 159c. Disappear. Then, the control unit 4 determines that the upper substrate SA is attracted to the electrostatic chuck 45, and releases the interlock of the ion gun 32.
In this way, by providing the photoelectric detection unit 159 in the detection chamber R that is shielded from the outside when the upper substrate SA is adsorbed, the light emitting surface of the light emitting unit 159a and the light receiving surface of the light receiving unit 159b are charged particles by the ion gun 32. It is not affected by the deposition caused by irradiation. Accordingly, the detection performance of the detection sensor 150 can be maintained for a long period.

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能である。
以上では常温接合装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、プラズマ照射により接合面を活性化した後に接合を行う方法・装置など、他の接合方法であって、被接合体が吸着されながら保持される部位を備える接合装置に広く適用することができる。
また、以上では、第１被接合体（上側基板ＳＡ）と第２被接合体（下側基板ＳＢ）とが鉛直方向に対向して配置された状態で接合面が活性化され、かつ接合される形態を説明したが、本発明はこれに限定されない。要は、第１被接合体（又は第２被接合体）が吸着された状態にありながら、吸着が不十分なために第１被接合体が鉛直方向に落下し、あるいは接触面からずれ落ちる可能性がある状態で活性化処理される接合装置に広く適用できる。例えば、第１被接合体（第１接合面）及び第２被接合体（第２接合面）がともに水平方向に沿っているが軸同士が偏心して配置されている場合、あるいは、第１被接合体及び第２被接合体がともに鉛直方向に沿って配列されている場合も本発明に包含される。
さらに、本発明の常温接合装置で接合される第１被接合体および第２被接合体の形状は円形に限られず、例えば矩形など異なる形状のものを用いることができる。また、第１被接合体および第２被接合体の径は、４インチ、６インチ、および８インチに限られず、これらよりも小さいあるいは大きな径を有するものを適用できることは言うまでもない。 Other than this, as long as the gist of the present invention is not deviated, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
Although the room temperature bonding apparatus has been described above, the present invention is not limited to this, and other bonding methods such as a method and apparatus for performing bonding after activating the bonding surface by plasma irradiation, and the object to be bonded is adsorbed. Therefore, the present invention can be widely applied to a joining apparatus having a portion that is held while being.
In addition, in the above, the bonding surface is activated and bonded in a state where the first bonded body (upper substrate SA) and the second bonded body (lower substrate SB) are arranged to face each other in the vertical direction. However, the present invention is not limited to this. In short, while the first object to be joined (or the second object to be joined) is in the adsorbed state, the first object to be joined falls in the vertical direction or falls off the contact surface due to insufficient adsorption. The present invention can be widely applied to a bonding apparatus that is activated in a state where there is a possibility. For example, when the first body to be joined (first joint surface) and the second body to be joined (second joint surface) are both in the horizontal direction but the axes are arranged eccentrically, or the first body to be joined A case where the joined body and the second joined body are both arranged in the vertical direction is also included in the present invention.
Furthermore, the shapes of the first and second objects to be bonded by the room temperature bonding apparatus of the present invention are not limited to circles, and for example, different shapes such as rectangles can be used. Needless to say, the diameters of the first bonded body and the second bonded body are not limited to 4 inches, 6 inches, and 8 inches, and those having a smaller or larger diameter can be applied.

１…常温接合装置、２…接合チャンバ、４…制御部、１１，１１１…上側カートリッジ、１２，１１２…下側カートリッジ、１３Ａ，１１３Ａ，２１３Ａ，１３Ｂ，１１３Ｂ，２１３Ｂ…治具、１４Ａ，１１４Ａ，２１４Ａ，１４Ｂ，１１４Ｂ，２１４Ｂ，…基板収容部、３２…イオンガン、４０…上側基板支持機構、４１…圧接機構、４２…ロードセル、４３…角度調整機構、４４…基板保持部、４５…静電チャック、４６…接触面、４７…吸着力作用領域、４８…吸着力非作用領域、４９…パターン電極、５０、１５０…検知センサ、５３、１５３…可動部、５４…固定検知部、５７…永久磁石、５９…ホールＩＣ素子、６０…下側基板支持機構、６１…ステージキャリッジ、７０…支持部、１１５Ａ，２１５Ａ，３１５Ａ，１１５Ｂ，２１５Ｂ…突起、１５９…光電式検知部、１５９ａ…発光部、１５９ｂ…受光部、１５９ｃ…検知光、ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３…上側基板、ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３…下側基板、Ｐ…収容路、Ｐｅ…拡経部、Ｗ…検知窓、Ｓ…ばね要素、Ｇ…案内 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Room temperature joining apparatus, 2 ... Joining chamber, 4 ... Control part, 11, 111 ... Upper cartridge, 12, 112 ... Lower cartridge, 13A, 113A, 213A, 13B, 113B, 213B ... Jig, 14A, 114A, 214A, 14B, 114B, 214B,... Substrate housing portion, 32 ... ion gun, 40 ... upper substrate support mechanism, 41 ... pressure contact mechanism, 42 ... load cell, 43 ... angle adjustment mechanism, 44 ... substrate holding portion, 45 ... electrostatic chuck , 46 ... contact surface, 47 ... adsorption force action region, 48 ... adsorption force non-action region, 49 ... pattern electrode, 50, 150 ... detection sensor, 53, 153 ... movable part, 54 ... fixed detection part, 57 ... permanent magnet 59 ... Hall IC element, 60 ... lower substrate support mechanism, 61 ... stage carriage, 70 ... support part, 115A, 215A, 315A, 115B, 15B ... protrusion, 159 ... photoelectric detection unit, 159a ... light emitting unit, 159b ... light receiving unit, 159c ... detection light, SA1, SA2, SA3 ... upper substrate, SB1, SB2, SB3 ... lower substrate, P ... accommodating path, Pe ... Expansion part, W ... Detection window, S ... Spring element, G ... Guidance

Claims

The first bonded surface of the first bonded body and the second bonded surface of the second bonded body are activated in advance, and then the first bonded surface and the second bonded surface are attached to each other. And a joining device for joining the second object to be joined,
A bonded body holding unit including an adsorbing means for adsorbing the first bonded body;
A detection sensor for detecting presence or absence of adsorption of the first object to be bonded to the bonded body holding unit;
An activation unit that outputs an activation component for activating the first bonding surface of the first bonded body and the second bonding surface of the second bonded body;
The adsorption means includes
The contact surface has a contact surface that comes into contact with the first object to be bonded, and the contact surface has an adsorption force acting region in which an adsorption force acts to adsorb and hold the first object to be bonded, and an adsorption force in which the adsorption force does not act A non-acting region, and the adsorption force acting region is formed to have a diameter covered by the first to-be-joined member having the minimum diameter when the first to-be-joined member having the smallest diameter is adsorbed,
The detection sensor is
A part of the contact surface protrudes from the contact surface, the first position where the first object to be bonded is not adsorbed to the bonded object holding part, and the first object to be adsorbed by the bonded object holding part. A second position that is moved by contact; a movable portion that is displaced between;
A detection unit for detecting the displacement of the movable unit,
The joined body holding part is
A detection window in which the part of the movable part advances and retreats when displacing between the first position and the second position;
The detection window is formed in the adsorption force acting region.
The joining apparatus characterized by the above-mentioned.

The attraction force is generated by an electrode provided corresponding to the attraction force action region.
The joining apparatus according to claim 1.

The movable part of the detection sensor is displaced between the first position and the second position by reciprocating linearly in the vertical direction.
The joining apparatus according to claim 1 or 2.

The sensor detects the presence or absence of adsorption of the first object to be bonded by the magnetic change detected by the between the first position and the second position,
The joining apparatus as described in any one of Claims 1-3.

The sensor detects the presence or absence of adsorption of the first object to be bonded by a change in light detected between the first position and the second position,
The joining apparatus as described in any one of Claims 1-3.

The movable part of the detection sensor is provided with a spring element that expands and contracts corresponding to the reciprocating linear movement of the movable part.
The joining apparatus according to claim 3 .

The joined body holding part includes a housing path in which the movable part moves in a straight line.
The storage path is provided with a guide made of a fluororesin,
The joining apparatus according to claim 3 .

A control unit that controls output of the activation component from the activation unit based on a detection result of the detection sensor;
The joining apparatus as described in any one of Claims 1-7.